2019高考化学二轮复习第一篇题型五物质结构与性质选修教案.docx

题型五物质结构与性质(选修选考)1.(2018全国卷,35)Li是最轻的固体金属,采用Li作为负极材料的电池具有小而轻、能量密度大等优良性能,得到广泛应用。回答下列问题:(1)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。(2)Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。(3)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(4)Li2O是离子晶体,其晶格能可通过图(a)的BornHaber循环计算得到。可知,Li原子的第一电离能为kJmol-1,键键能为kJmol-1,Li2O晶格能为kJmol-1。(5)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(b)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为gcm-3(列出计算式)。解析:(1)D选项表示基态,为能量最低状态,A、B、C选项均表示激发态,根据能级能量E(1s)E(2s)B;MgAl;NO;PS。(2)应用判断元素金属性的强弱。电离能越小,金属越容易失去电子,金属性越强;反之越弱。判断元素的化合价如果某元素的In+1In,则该元素的常见化合价为+n。5.元素电负性的递变性(1)规律同周期元素,从左到右,电负性依次增大;同主族元素自上而下,电负性依次减小。(2)应用【例题】 (2016全国卷,37节选)(4分)锗(Ge)是典型的半导体元素,在电子、材料等领域应用广泛。回答下列问题:(1)基态Ge原子的核外电子排布式为Ar,有个未成对电子。(2)Ge与C是同族元素,C原子之间可以形成双键、叁键,但Ge原子之间难以形成双键或叁键。从原子结构角度分析,原因是。【审题指导】同主族元素最外层电子数相等,电子层数不同。双键、叁键的成分:一定有一个“头碰头的”键,有1、2个“肩并肩”的键;共价键的实质是原子轨道的重叠。考虑Ge与C原子的区别,仅仅是电子层不同导致原子半径不同,联系共价键的实质。平行的p轨道,相距较远很难重叠形成键。解析:(1)Ge的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p2或Ar3d104s24p2,p轨道有2个未成对电子。(2)由于Ge原子半径大,Ge原子间形成的键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键。【规范作答】(1)3d104s24p22(2)Ge原子半径大,原子间形成的单键较长,pp轨道肩并肩重叠程度很小或几乎不能重叠,难以形成键【评分细则】(1)3d104s24p2(1分);2(1分),答案唯一,其他不得分。(2)(2分),“锗的原子半径大”描述成“锗的原子间键长较长”或“Ge原子半径比C原子大”等,“pp轨道肩并肩重叠的程度很小或几乎不能重叠,难以形成键”答出其中一条也可。1.关于原子核外电子的分布,解答下列问题。(1)(2018全国卷,35)下列Li原子电子排布图表示的状态中,能量最低和最高的分别为、(填标号)。Li+与H-具有相同的电子构型,r(Li+)小于r(H-),原因是。(2)(2018全国卷,35)基态Fe原子价层电子的电子排布图(轨道表达式)为,基态S原子电子占据最高能级的电子云轮廓图为形。(3)(2018全国卷,35)Zn原子核外电子排布式为。(4)(2017全国卷,35)基态K原子中,核外电子占据的最高能层的符号是,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为。(5)(2017全国卷,35)氮原子价层电子的轨道表达式(电子排布图)为。答案:(1)DCLi+核电荷数较大(2)哑铃(纺锤)(3)Ar3d104s2(4)N球形(5)2.对于元素的电离能、电负性,填写下列空白。(1)(2018全国卷,35)黄铜是人类最早使用的合金之一,主要由Zn和Cu组成。第一电离能I1(Zn)I1(Cu)(填“大于”或“小于”)。原因是。(2)(2017全国卷,35)元素的基态气态原子得到一个电子形成气态负一价离子时所放出的能量称作第一电子亲和能(E1)。第二周期部分元素的E1变化趋势如图所示,其中除氮元素外,其他元素的E1自左而右依次增大的原因是;氮元素的E1呈现异常的原因是。(3)(2016全国卷,37)根据元素周期律,原子半径GaAs,第一电离能GaAs。(填“大于”或“小于”)答案:(1)大于Zn核外电子排布为全满稳定结构,较难失电子(2)同周期随着核电荷数依次增大,原子半径逐渐变小,故结合一个电子释放出的能量依次增大N的2p能级处于半充满状态,具有额外稳定性,故不易结合一个电子(3)大于小于考点2分子结构与性质(对应学生用书第100102页) 1.共价键(1)(2)键和键判定ss、sp、杂化轨道之间一定是键;pp可以形成键,也可以形成键(优先形成键,第二个共价键以后只能形成键)。2.与分子结构有关的三种理论(1)杂化轨道理论基本观点:杂化轨道成键满足原子轨道最大重叠原理;杂化轨道形成的共价键更加牢固。杂化轨道类型与分子构型的关系。杂化轨道类型杂化轨道数目分子构型实例sp2直线形CO2、BeCl2、HgCl2sp23平面三角形BF3、BCl3、CH2Osp34等性杂化:正四面体CH4、CCl4、N不等性杂化:具体情况不同NH3(三角锥形)、H2S、H2O(V形)(2)价层电子对互斥理论基本观点:分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离。价电子对数的计算价电子对数=成键电子对+中心原子的孤电子对数=价层电子对互斥理论在判断分子构型中的应用。价层电子对数目电子对的空间构型成键电子对数孤电子对数分子的空间构型实例2直线形20直线形CO2、C2H23三角形30三角形BF3、SO321V形SnCl2、PbCl24四面体40正四面体CH4、S、CCl4、N31三角锥形NH3、PH322V形H2O、H2S(3)等电子原理基本观点:原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。等电子体的许多性质是相近的,立体构型是相同的。常见等电子体。微粒通式价电子总数立体构型CO2、CNS-、N、AX216e-直线形C、N、SO3AX324e-平面三角形SO2、O3、NAX218e-V形S、PAX432e-正四面体形P、S、ClAX326e-三角锥形CO、N2AX10e-直线形CH4、NAX48e-正四面体形等电子原理的应用根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型,并推测其物理性质。a.硅和锗是良好的半导体材料,它们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料;b.白锡(Sn2)与锑化铟是等电子体,它们在低温下都可转变为超导体。c.SiCl4、Si、S互为等电子体,都形成正四面体形。3.化学键的极性与分子极性的关系类型实例键的极性立体构型分子极性X2H2、N2非极性键直线形非极性分子XYHCl、NO极性键直线形极性分子XY2(X2Y)CO2、CS2极性键直线形非极性分子SO2极性键V形极性分子H2O、H2S极性键V形极性分子XY3BF3极性键平面三角形非极性分子NH3极性键三角锥形极性分子XY4CH4、CCl4极性键正四面体形非极性分子4.共价键、氢键、范德华力对物质性质的影响范德华力氢键共价键作用微粒分子H与N、O、F原子强度比较共价键氢键范德华力影响因素组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大形成氢键元素的电负性原子半径对性质的影响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键使熔、沸点升高,溶解度增大键能越大,稳定性越强【例题】 (2016全国卷,37节选)(8分)硫酸镍溶于氨水形成Ni(NH3)6SO4蓝色溶液。(1)Ni(NH3)6SO4中阴离子的立体构型是。(2)在Ni(NH3)62+中Ni2+与N之间形成的化学键称为,提供孤电子对的成键原子是。(3)氨的沸点(填“高于”或“低于”)膦(PH3),原因是;氨是分子(填“极性”或“非极性”);中心原子的轨道杂化类型为。【审题指导】Ni(NH3)6SO4中的阴离子是S,根据价层电子对互斥理论判断硫酸根离子的立体构型。分析Ni2+、NH3的结构特点,Ni2+中失去电子后存在空轨道,NH3有一对孤对电子,两者之间可以形成配位键,提供孤电子对的成键原子是N。有氢键的氢化物熔沸点较高;根据价层电子对互斥理论判断N原子的轨道杂化类型;确定NH3的空间构型三角锥形,氨气分子结构不对称,正负电荷重心不重合,确定其分子极性。解析:(1)Ni(NH3)6SO4中阴离子价层电子对个数为4+=4且不含孤电子对,根据价层电子对互斥理论可以确定硫酸根离子的立体构型为正四面体。(2)含有孤电子对和含有空轨道的原子之间可以形成配位键,在Ni(NH3)62+中Ni2+提供空轨道、NH3中的N提供孤电子对,所以在Ni(NH3)62+中Ni2+与NH3之间形成的化学键为配位键,提供孤电子对的成键原子是N。(3)由于NH3分子间可形成氢键、PH3分子间不能形成氢键,有氢键的氢化物熔沸点较高,则氨的熔沸点高于膦;氨气分子中中心原子N原子的价层电子对个数:3+=4且含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥理论判断,N原子的轨道杂化类型为sp3。有一对孤对电子,立体构型为三角锥形,氨气分子结构不对称,正负电荷中心不重合,所以为极性分子。【规范作答】(1)正四面体(2)配位键N(3)高于NH3分子间可形成氢键极性sp3【评分细则】(1)正四面体,1分。答出四面体也可。(2)配位键,1分;答成共价键、极性共价键也得1分;其他不得分。N、氮原子都得1分。(3)高于,1分,唯一答案;NH3分子间可形成氢键,2分;氨气分子间存在氢键等只要答出NH3或氨分子间有氢键可以得分,其他不得分;极性,1分,唯一答案;sp3,1分,s、p手写大小写不好区分,都得分,但3必须标上,否则不得分。1.(1)配合物Cr(H2O)6中,与C形成配位键的原子是(填元素符号);CH3COOH中C原子轨道杂化类型为。(2)V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子价层电子对数是对,分子的立体构型为;SO3气态为单分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为;SO3的三聚体环状结构如图所示,该结构中S原子的杂化轨道类型为;该结构中 SO 键长有两类,一类键长约140 pm,另一类键长约为160 pm,较短的键为(填图中字母),该分子中含有个键。解析:(1)在配合物Cr(H2O)63+中,中心原子提供空轨道,而配位原子提供孤对电子,H2O分子中含有孤对电子的是O原子。CH3COOH中,甲基中C原子与其他原子形成4个键,故C原子采取sp3杂化;而羧基中C原子形成3个键和1个键,故C原子采取的是sp2杂化。(2)SO2分子中S原子形成2个键,孤电子对数为=1,SO2分子中S原子价层电子对数是3,为V形结构,SO3气态为单分子,该分子中S原子形成3个键,没有孤对电子,则为sp2杂化,SO3的三聚体中S原子形成4个键,为sp3杂化;SO3的三聚体中存在SO键和SO键,SO键长较短,即a较短,该分子中含有键数目为34=12。答案:(1)Osp3和sp2(2)3V(折线、角)形sp2sp3a122.(1)(2018全国卷,35节选)LiAlH4是有机合成中常用的还原剂,LiAlH4中的阴离子空间构型是、中心原子的杂化形式为。LiAlH4中,存在(填标号)。A.离子键B.键C.键D.氢键(2)(2018全国卷,35节选)根据价层电子对互斥理论,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。图(a)为S8的结构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要原因为。气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的立体构型为形,其中共价键的类型有种;固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为。(3)(2018全国卷,35节选)中华本草等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间构型为,C原子的杂化形式为。(4)(2017全国卷,35节选)X射线衍射测定等发现,I3AsF6中存在离子。离子的几何构型为,中心原子的杂化形式为。(5)(2017全国卷,35节选)经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子的相同之处为,不同之处为。(填标号)A.中心原子的杂化轨道类型B.中心原子的价层电子对数C.立体结构D.共价键类型R中阴离子中的键总数为个。分子中的大键可用符号表示,其中m代表参与形成大键的原子数,n代表参与形成大键的电子数(如苯分子中的大键可表示为),则中的大键应表示为。图中虚线代表氢键,其表示式为(N)NHCl、。答案:(1)正四面体sp3AB(2)H2SS8相对分子质量大,分子间范德华力强平面三角2sp3(3)平面三角形sp2(4)V形sp3(5)ABDC5(H3O+)OHN()(N)NHN()考点3晶体结构与性质(对应学生用书第102104页) 1.晶体熔、沸点的比较(1)不同类型晶体熔、沸点的比较不同类型晶体的熔、沸点高低的一般规律:原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体的熔、沸点差别很大,如钨、铂等熔、沸点很高,汞、铯等熔、沸点很低。(2)同类型晶体熔、沸点比较原子晶体形成晶体的原子半径越小、键长越短,则键能越大,其熔沸点就越高。如:金刚石石英碳化硅晶体硅。离子晶体形成离子晶体的阴、阳离子的电荷数越多,离子半径越小,则离子键越强,熔沸点就越高,如MgOMgCl2,NaClCsCl。分子晶体a.组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,其熔沸点就越高,如HIHBrHCl;b.组成和结构不相似的分子,分子极性越大,其熔沸点就越高,如CON2;c.同分异构体分子中,支链越少,其熔沸点就越高,如正戊烷异戊烷新戊烷;d.同分异构体中的芳香烃及其衍生物,邻位取代物间位取代物对位取代物,如邻二甲苯间二甲苯对二甲苯。金属晶体金属离子半径越小,离子电荷数越多,金属阳离子与自由电子静电作用越强,其金属键越强,金属熔、沸点就越高,如熔、沸点:NaMgAl。注意:(1)熔点离子晶体可能高于原子晶体,如石英的熔点为1 710 ,MgO的熔点为2 852 。(3)金属晶体的熔点可能比分子晶体的熔点低,如Na的熔点为97 ,尿素的熔点为132.7 。2.常见晶体的结构特点晶体NaCl干冰CaF2金刚石体心立方面心立方晶体结构含有微粒4个Na+,4个Cl-4个CO24个C,8个F-8个C2个原子4个原子3.金属晶体的三种堆积方式堆积模型常见金属配位数晶胞体心立方堆积Na、K、Fe8六方最密堆积Mg、Zn、Ti12面心立方最密堆积Cu、Ag、Au124.晶胞的相关计算(1)晶胞中微粒数目的计算方法均摊法晶胞任意位置上的一个原子如果是被n个晶胞所共有,那么,每个晶胞对这个原子分得的份额就是。(2)晶胞质量晶胞质量=晶胞占有的微粒的质量=晶胞占有的微粒数。(3)晶体密度晶体密度。(4)空间利用率空间利用率=。【例题】 (2017全国卷,35节选)(10分)(1)K和Cr属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K的熔点、沸点等都比金属Cr低,原因是。(2)KIO3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a=0.446 nm,晶胞中K、I、O分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K与O间的最短距离为nm,与K紧邻的O个数为。(3)在KIO3晶胞结构的另一种表示中,I处于各顶角位置,则K处于位置,O处于位置。【审题指导】金属晶体的熔沸点与金属键强弱有关,而金属键强弱又取决于价电子多少与原子半径。两点之间直线最短,K与O间的最短距离就是一个侧面正方形的对角线的一半。紧邻意味着距离为中的最短距离。一个晶胞有3个氧原子,8个晶胞将有38=24,每个氧原子计算两次。所以有12个。当I处于各顶角位置时取出的晶胞,与原晶胞大小相同,则为原8个晶胞的1/8组成的新晶胞。K处于体心,O处于棱心。解析:(1)金属钾的价电子排布为4s1,而金属Cr的价电子排布为3d54s1,价电子数K少于Cr,K原子半径大于Cr原子,金属K晶体内的金属键比金属Cr晶体内金属键弱,其熔沸点也要低。(2)K与O间的最短距离为a=0.446 nm0.315 nm;由于K、O分别位于晶胞的顶角和面心,所以与K紧邻的O原子为12个。(3)根据KIO3的化学式及晶胞结构可画出KIO3的另一种晶胞结构,如图,可看出K处于体心,O处于棱心。【规范作答】(1)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(2)0.31512(3)体心棱心【评分细则】(1)K原子半径较大且价电子数较少,金属键较弱(2分)为得分点,代表结构,代表性质,结构1分,性质1分。结构、性质均正确得2分结构错误、不全或无但性质正确得1分结构包含,缺一不可,“价电子”答成“自由电子”无分;答“晶格能”无分。只答“K原子半径较大”或者“K价电子数较少”不给分。只答“金属键较弱”或者“K的键能较小,Cr的键能较大”“K中的金属键较易破坏”给1分。只答“K原子半径较大且价电子数较少”或者“K的离子半径较大且自由电子数较少”给1分。(2)0.315(2分),小数介于0.3100.320之间均得分,/20.446,0.223得分也得分;12(2分)(唯一标准答案)(3)体心(2分)“正方体中心”“立方体中心”“晶胞中心”“几何中心”得分;“四(八)面体中心”“正中心”“正方形中心”“胞心”“位心”等无分;棱心(2分)“棱中点”“相邻两个连线中点”得分,“棱上”“棱中”“棱侧心”“边心”等无分。1.根据给出的示意图进行相关计算。(1)利用“卤化硼法”可合成含B和N两种元素的功能陶瓷,如图为其晶胞结构示意图,则每个晶胞中含有B原子的个数为,该功能陶瓷的化学式为。(2)S与Cu形成化合物晶体的晶胞如图所示。已知该晶体的密度为a gcm-3,则该晶胞的体积为cm3(NA表示阿伏加德罗常数的值)。(3)O和Na能够形成化合物F,其晶胞结构如图所示,晶胞参数a=0.566 nm,F的化学式为;晶胞中O原子的配位数为;列式计算晶体F的密度(单位为gc)。解析:(1)根据原子半径,B原子半径大于N原子。则白球代表B原子,有 1+8=2;黑球代表N原子,有1+4=2,所以每个晶胞中含有B原子、N原子的个数均为2,其化学式为BN。(2)该晶胞含Cu:8+6=4(个),S原子个数为4,因此化学式为CuS,晶胞体积V=m/= cm3= cm3。(3)由示意图可知,小黑球8个全部在晶胞内部,大灰球数有8+6=4(个)。根据钠和氧的化合价,可知大灰球代表氧原子,小黑球代表钠原子。则该物质的化学式为Na2O,且一个晶胞中有4个Na2O。根据密度公式=mV=2.27 gcm-3。答案:(1)2BN(2)(3)Na2O82.27 gcm-32.解答下列有关晶体的问题(1)(2018全国卷,35节选)Li2O具有反萤石结构,晶胞如图(1)所示。已知晶胞参数为0.466 5 nm,阿伏加德罗常数的值为NA,则Li2O的密度为gcm-3(列出计算式)。(2)(2018全国卷,35节选)FeS2晶体的晶胞如图(2)所示。晶胞边长为a nm、FeS2相对式量为M,阿伏加德罗常数的值为NA,其晶体密度的计算表达式为gcm-3;晶胞中Fe2+位于所形成的正八面体的体心,该正八面体的边长为nm。(3)(2018全国卷,35节选)金属Zn晶体中的原子堆积方式如图(3)所示,这种堆积方式称为。六棱柱底边边长为a cm,高为c cm,阿伏加德罗常数的值为NA,Zn的密度为gcm-3(列出计算式)。(4)(2017全国卷,35节选)R的晶体密度为d gcm-3,其立方晶胞参数为a nm,晶胞中含有y个(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl单元,该单元的相对质量为M,则y的计算表达式为。(5)(2017全国卷,35节选)MgO具有NaCl型结构如图(4),其中阴离子采用面心立方最密堆积方式,X射线衍射实验测得MgO的晶胞参数为a=0.420 nm,则r(O2-)为nm。MnO也属于NaCl型结构,晶胞参数为a=0.448 nm,则r(Mn2+)为nm。(6)(2016全国卷,37节选)晶胞有两个基本要素:原子坐标参数,表示晶胞内部各原子的相对位置,如图(5)为Ge单晶的晶胞,其中原子坐标参数A为(0,0,0)